淺談糧庫設(shè)計(jì)中消防配電線路的過負(fù)荷保護(hù)

◎ 邵政豪，范少飛

（鄭州中糧科研設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450001）

糧庫安全生產(chǎn)是保障國家糧食安全的重要環(huán)節(jié)，保障糧庫安全生產(chǎn)，對(duì)于維護(hù)國家經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定和人民生活水平，具有重要意義。在糧庫安全生產(chǎn)中，消防安全首當(dāng)其沖。在消防電氣安全中，消防配電線路的過負(fù)荷保護(hù)尤為重要。

1 過負(fù)荷保護(hù)的要求

從第一級(jí)低壓配電至末端用電設(shè)備的供電回路發(fā)生過負(fù)荷時(shí)，供電系統(tǒng)需立即將該信號(hào)發(fā)送至糧庫園區(qū)的管理人員；當(dāng)供電回路發(fā)生短路時(shí)，應(yīng)立即斷電。《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50054—2011）第6.3.6 條[1]規(guī)定：“過負(fù)荷斷電將引起嚴(yán)重后果的線路，其過負(fù)荷保護(hù)不應(yīng)切斷線路，可作用于信號(hào)。” 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51348—2019）第7.6.3 條[2]規(guī)定：“對(duì)于突然斷電比過負(fù)荷造成損失更大的線路，不應(yīng)設(shè)置過負(fù)荷保護(hù)。”《建筑電氣與智能化通用規(guī)范》（GB 55024—2022）第4.3.7 條[3]規(guī)定：“對(duì)于因過負(fù)荷引起斷電而造成更大損失的供電回路，過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)報(bào)警，不應(yīng)切斷電源。”

2 糧庫常見消防用電設(shè)備

2.1 電動(dòng)防火卷簾、防火門等

電動(dòng)機(jī)類的消防設(shè)備屬于專用設(shè)備，沒有備用機(jī)組。過負(fù)載的危害：電動(dòng)機(jī)損壞、線路損壞、線路過負(fù)荷時(shí)易發(fā)生火災(zāi)隱患。過負(fù)荷保護(hù)對(duì)象：電動(dòng)機(jī)、線路[4]。

2.2 消火栓泵、噴淋泵等

電動(dòng)機(jī)類的消防設(shè)備屬于專用設(shè)備，沒有備用機(jī)組。過負(fù)載的危害：電動(dòng)機(jī)損壞、線路損壞、線路過負(fù)荷時(shí)易發(fā)生火災(zāi)隱患。過負(fù)荷保護(hù)對(duì)象：電動(dòng)機(jī)、線路。

2.3 消防電梯、雙速防排煙風(fēng)機(jī)、地下室集水坑的潛水泵等

電動(dòng)機(jī)類的消防設(shè)備屬于正常、火災(zāi)兼用設(shè)備，沒有備用機(jī)組。過負(fù)載的危害：電動(dòng)機(jī)損壞、線路損壞、線路過負(fù)荷時(shí)火災(zāi)隱患較大。過負(fù)荷保護(hù)對(duì)象：電動(dòng)機(jī)、線路。

2.4 消防報(bào)警系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明與疏散系統(tǒng)、消防備用照明系統(tǒng)等

非電動(dòng)機(jī)類的消防設(shè)備屬于正常、火災(zāi)兼用設(shè)備，有備用蓄電池。過負(fù)載的危害：電氣線路損壞、線路過負(fù)荷時(shí)線路火災(zāi)隱患較大。過負(fù)荷保護(hù)對(duì)象：線路。

3 過負(fù)荷保護(hù)

3.1 過負(fù)荷的危害

一般來說，電路允許在短時(shí)間內(nèi)有少量過載，但其負(fù)載電流是周期性的，不會(huì)對(duì)電路造成損壞。然而，一旦電路長時(shí)間過載，其負(fù)載電流長期持續(xù)，可直接轉(zhuǎn)化為短路，并在短時(shí)間內(nèi)引發(fā)火災(zāi)。

過流保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)的差別如下：整定動(dòng)作值不一樣，動(dòng)作時(shí)間不一樣。過負(fù)荷保護(hù)的整定值遠(yuǎn)低于過電流保護(hù)，但為避免設(shè)備過載運(yùn)作、避開裝置啟動(dòng)電流，還需要加入一定的延時(shí)。過負(fù)荷保護(hù)通常分成2 個(gè)區(qū)域：定時(shí)限、反時(shí)限。當(dāng)超出額定較少的情況下，一臺(tái)設(shè)備在一段時(shí)間能夠承擔(dān)較少的過載水平，此刻不需要跳閘；當(dāng)超出額定很多的情況下，一臺(tái)設(shè)備無法長時(shí)間承擔(dān)較大過載，必須跳閘，否則對(duì)設(shè)備的損傷非常大。一般來說，反時(shí)限的動(dòng)作時(shí)間能夠依據(jù)設(shè)備的過流散熱水平進(jìn)行整定計(jì)算；過流則是外部的故障，要立即跳閘保護(hù)。

此外，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生機(jī)械卡堵、啟動(dòng)時(shí)間長、頻繁啟動(dòng)、電壓偏低等情況時(shí)，都有可能造成電動(dòng)機(jī)過負(fù)荷。簡單來說，各種過負(fù)荷保護(hù)原理就是根據(jù)出現(xiàn)故障時(shí)的參數(shù)變化，選取相應(yīng)的保護(hù)元件及接線方法[5-6]。

3.2 過負(fù)荷分析

3.2.1 非電機(jī)類消防設(shè)備

消防應(yīng)急照明與疏散系統(tǒng)、消防備用照明系統(tǒng)，在消防驗(yàn)收合格投入運(yùn)行后，除增加燈具的數(shù)量和功率、燈具線路老化外，負(fù)荷增加的可能性較小。消防報(bào)警系統(tǒng)本身功率較小，過載的可能性較小，過載的原因往往在線路方面[5]。

3.2.2 電機(jī)類消防設(shè)備

電機(jī)長時(shí)間連續(xù)超載，會(huì)使電流升高、電機(jī)溫度升高，容易使電機(jī)燒壞。因此，為保護(hù)電機(jī)，要加裝過負(fù)荷保護(hù)裝置。若短時(shí)間不能加以處理，則要手動(dòng)停止電機(jī)運(yùn)行。

熱繼電器是電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)裝置之一，小容量電動(dòng)機(jī)可以采用直接式，大容量電動(dòng)機(jī)可以采用間接式。電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)裝置可根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定電流的1.05～1.1 倍整定。電流繼電器是電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)裝置之一，需要按照電動(dòng)機(jī)允許過載倍數(shù)及時(shí)間來整定。這樣，電機(jī)才不會(huì)因過熱而損壞。

此外，為防止過載引起電氣火災(zāi)，應(yīng)合理選擇導(dǎo)線截面，并考慮負(fù)荷發(fā)展計(jì)劃，隨時(shí)檢查線路的負(fù)載狀況。過載時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換大截面導(dǎo)線或適當(dāng)降低線路負(fù)荷，并安裝合適的安全裝置。

4 具體措施

（1）過負(fù)荷保護(hù)裝置的動(dòng)作特性，應(yīng)滿足：

式中：

IB——回路的計(jì)算電流（A）；

In——熔斷器熔體的額定電流或斷路器的額定電流或整定電流（A）；

IZ——導(dǎo)體允許的持續(xù)載流量（A）；

I2——保證保護(hù)電器可靠動(dòng)作的電流（A）。

（2）熱過載繼電器的整定電流，應(yīng)滿足：

式中：

Izd——熱過載繼電器的整定電流（A）；

Ied——電動(dòng)機(jī)的額定電流（A）；

Kk——可靠系數(shù)，動(dòng)作于斷電時(shí)取1.2，動(dòng)作于信號(hào)時(shí)取1.05；

Kjx——接線系數(shù)，接于相電流時(shí)取1.0，接于相電流差時(shí)取；

Kh——熱過載繼電器返回系數(shù)，取0.85；

n——電流互感器的變比。

（3）采用電磁式或者電子式類型脫扣器的斷路器（過載功能OFF），可以保護(hù)短路；采用熱繼電器，可作為過負(fù)荷保護(hù)。然而，熱繼電器僅動(dòng)作于信號(hào)，且需要與報(bào)警裝置連接，一般用于電動(dòng)機(jī)配電線路。

（4）采用電磁式或者電子式類型脫扣器的斷路器（過載功能OFF），作短路保護(hù)。此外，在設(shè)置消防電源監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)選擇過電流或超溫報(bào)警功能，作過負(fù)荷報(bào)警[7-8]。

（5）采用電磁式或者電子式類型脫扣器的斷路器（過載功能OFF），作短路保護(hù)，輔以過負(fù)荷監(jiān)控裝置。

以正泰NB8-63M 系列單磁式斷路器為例，其主要適用于商業(yè)辦公樓、民用住宅及一般工業(yè)用途的終端配電線路中，對(duì)線路提供短路保護(hù)。

過負(fù)荷監(jiān)控裝置，可以通過檢測(cè)線路電流，實(shí)現(xiàn)配電線路過載的報(bào)警功能，并通過相應(yīng)通訊接口加以提醒。

（6）采用帶過載報(bào)警不脫扣功能的塑殼式斷路器。一些特殊應(yīng)用場(chǎng)所，對(duì)產(chǎn)品功能有著特殊需求。其中，帶過載報(bào)警不脫扣功能的塑殼式斷路器，可以解決消防設(shè)備出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)的連續(xù)供電問題。

斷路器不脫扣裝置由雙金屬片、支架、聯(lián)動(dòng)桿、牽引桿及微動(dòng)開關(guān)桿等部分組成，當(dāng)負(fù)載短路電流達(dá)到過載電流時(shí)，裝置內(nèi)雙金屬片開始變形彎曲，按規(guī)定方向帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)桿頂?shù)綘恳龡U，閉合微動(dòng)開關(guān)的常開觸點(diǎn)，輸出過載信號(hào)。同時(shí)，微動(dòng)開關(guān)與外圍報(bào)警電路相連，實(shí)現(xiàn)過載報(bào)警不跳閘功能。

①以常熟CM3 系列為例，CM3-100、250 的L/M/H 型，CM3-400、630 的C/L/M/H 型，CM3-800 的L/M/H 型及上述規(guī)格四極時(shí)中性極型式為A、B 型，能夠?qū)崿F(xiàn)過載報(bào)警不脫扣功能，保障供電連續(xù)性滿足GB 50054 第6.3.6 條的要求。②以正泰NXM 系列為例，僅160～250A 殼架H 型產(chǎn)品及400～1000A 殼架產(chǎn)品，可提供過載報(bào)警不脫扣功能。③以德力西CDM3 系列為例，僅100F、100N，160F、160N，250F、250N規(guī)格單磁脫扣產(chǎn)品，具有過載報(bào)警不脫扣功能。

（7）為了保證供電回路不過負(fù)荷，特殊負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)放大斷路器熱脫扣器整定值，匹配線路截面滿足過負(fù)荷不斷電要求。同時(shí)，應(yīng)急照明配電箱或集中電源、應(yīng)急照明燈具的配電線路，需要采用具有過負(fù)荷保護(hù)功能的保護(hù)電器。在此基礎(chǔ)上，主線首端（變配電室）可配備過載保護(hù)，但應(yīng)僅作用于報(bào)警而不切斷電路。總之，過載保護(hù)的重要性不言而喻，過負(fù)荷監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)信號(hào)報(bào)警缺一不可。

5 總結(jié)與建議

糧庫是儲(chǔ)存和保管糧食的重要設(shè)施，對(duì)于確保糧食的質(zhì)量和安全至關(guān)重要。然而，由于糧食本身的特殊性質(zhì)，糧庫倉儲(chǔ)存在許多安全隱患，特別是火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。糧食易燃性、密度大，滅火條件嚴(yán)苛，加大了糧庫消防工作難度。因此，為切實(shí)維護(hù)糧庫消防安全，進(jìn)一步提升糧庫消防安全水平，堅(jiān)決遏制糧庫火災(zāi)事故的發(fā)生，糧庫的消防配電設(shè)計(jì)應(yīng)考慮為保護(hù)儲(chǔ)存的糧食、設(shè)備和人員提供更高的保障。

當(dāng)線路短期過載時(shí)，不會(huì)立即造成災(zāi)害，雖然過載的危害遠(yuǎn)小于短路，但過載保護(hù)的范圍遠(yuǎn)大于短路保護(hù)。接近短路設(shè)定值的部分很難準(zhǔn)確定義是短路還是過載。如果選擇具有單磁脫扣器的斷路器而不使用熱繼電器來保護(hù)電機(jī)，或者選擇具有單磁脫扣器的斷路器來保護(hù)電路，則無法避免大部分電流故障。因此，對(duì)于糧倉消防配電系統(tǒng)來說，既要保證消防配電的連續(xù)性和可靠性，又要保證其運(yùn)行安全，而不能機(jī)械地照搬他人經(jīng)驗(yàn)。